西北農林科技大學動科學院蔡傳江副教授在揭示Zn通過提高AKT甲基化改善仔豬腸道屏障功能障礙方面取得新進展

核心提示：近日，動科學院蔡傳江副教授在國際知名學術刊物《Advanced Science》（中科院一區TOP期刊，影響因子14.1）在線發表了題爲“Zinc Alleviates Gut Barrier Dysfunction by Promoting the Methylation of AKT”的重要研究成果。……（世界食品網-www.shijieshipin.com）

近日，動科學院蔡傳江副教授在國際知名學術刊物《Advanced Science》（中科院一區TOP期刊，影響因子14.1）在線發表了題爲“Zinc Alleviates Gut Barrier Dysfunction by Promoting the Methylation of AKT”的重要研究成果。

仔豬腸道屏障功能障礙是誘發腸道炎症性疾病的關鍵風險因素，嚴重威脅養殖健康。鋅作爲核心調控因子，被證實可通過增強腸道上皮發育與屏障完整性減輕炎症損傷。AKT作爲關鍵調控樞紐，不僅促進緊密連接蛋白的合成與定位，還能抑制上皮細胞凋亡並加速損傷修復。而氧化鋅和低蛋白日糧作爲預防斷奶仔豬腹瀉的重要營養措施，是否通過AKT信號通路調控仔豬腸道屏障功能，以及低蛋白日糧是由於缺乏哪些氨基酸發揮主要效應仍不明確。

首先，在動物模型層面，研究團隊基於斷奶仔豬腹瀉模型發現：連續5天補充氧化鋅（ZnO）顯著提高結腸組織Zn水平，顯著降低結腸組織中促炎因子的表達水平，同時提升抗炎因子的表達。此外，ZnO對仔豬腸道屏障展現出顯著的保護效能：不僅顯著上調了腸道緊密連接蛋白的表達，還在組織學上有效緩解腸道損傷、減少腹瀉症狀的作用。轉錄組測序揭示，ZnO處理顯著激活了腸道組織中PI3K-AKT信號通路。鋅離子的這一生物學效應在小鼠DSS誘導結腸炎模型中通過ZnO納米顆粒（ZnO NPs）干預實驗得到驗證，進一步印證了鋅對腸道屏障的關鍵保護作用。

在分子機制層面，研究發現鋅激活AKT通路不依賴經典的鋅感知蛋白（如GPR39、ZIP家族轉運蛋白），而通過新鑑定的鋅伴侶蛋白ZNG1及其靶向遞送的甲硫氨酸氨基肽酶metaP1發揮作用。研究結果顯示，不同鋅鹽（ZnSO4、ZnCl2、Zn（NO3）2）處理均可顯著促進腸上皮細胞中AKT關鍵位點（Ser473、Thr308）的磷酸化水平以及下游mTORC1信號的激活，敲低ZNG1或metaP1後該效應被完全抑制。進一步研究顯示，ZNG1-metaP1軸的激活導致細胞內甲硫氨酸（Met）水平明顯增加，進而通過提高甲基供體SAM的水平促進PRMT5介導的AKT蛋白R15和R391位點的SDMA修飾。通過構建AKT甲基化位點突變體（R15K/R391K）進一步證實了該修飾對AKT膜定位及與mTORC2組分SIN1的結合具有決定性作用。

仔豬飼養試驗發現，與高蛋白日糧（組氨酸0.46%）相比，低蛋白日糧（組氨酸0.38%）飼餵組仔豬結腸Akt活性提高，ZO-1，Occludin和clandin-1緊密連接蛋白表達提高。在此基礎上，研究進一步揭示了氨基酸微環境對鋅離子效應的調控機制：篩選出組氨酸可通過螯合細胞內鋅離子，抑制ZNG1-metaP1軸活性，進而阻斷AKT甲基化與激活。小鼠腸炎模型顯示，組氨酸攝入增多時，鋅對腸道屏障的保護作用明顯減弱，這提示組氨酸與鋅的比例在腸道健康的維持中至關重要。雙因素交叉實驗進一步證實了這一現象，低組氨酸、高鋅組表現出更明顯的腸道屏障保護效應和更強的AKT活化水平。這一結果不僅凸顯了鋅在維護仔豬腸道屏障中的關鍵作用，也強調了組氨酸作爲重要調節因子，其與鋅的平衡對腸道健康的顯著影響，同時揭示了飼料中氨基酸組成對仔豬腸道屏障功能的重要意義。

綜上，本研究通過仔豬、小鼠及細胞模型，系統闡明瞭鋅通過“ZNG1–metaP1–SAM–PRMT5–AKT”信號軸特異性激活AKT通路，從而發揮保護仔豬腸道屏障功能的重要作用；同時揭示了組氨酸與鋅在仔豬腸道屏障調節中存在競爭性拮抗的現象，及其對AKT活性的重要調控效應，爲以鋅爲基礎、兼顧組氨酸平衡的仔豬精準營養策略提供了關鍵理論支撐，也爲仔豬腸道屏障功能相關疾病的防治提出了新的理論基礎和潛在靶點。

中國農業大學譙仕彥院士、西北農林科技大學鄧露教授和褚瑰燕教授爲本文的共同通訊作者，蔡傳江副教授、博士生鄭禕寧和孫博爲共同第一作者。西北農林科技大學姚軍虎教授爲項目研究提供了寶貴支持和協助。本研究得到了國家自然科學基金《鋅/組氨酸介導mTOR通路調控仔豬腹瀉的機制》（項目編號32472936）的資助。

全文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202508280

日期：2025-08-14